Окислы химических веществ

Характерное свойство кислорода — способность вступать в реакцию соединения со многими элементами. Реакция окисления протекает с выделением тепла, а иногда сопровождается выделением света и даже взрывом. Химические соединения, образующиеся в результате этой реакции, называются окислами. Некоторые элементы образуют с кислородом только один окисел, другие же — несколько окислов различного состава.

По агрегатному состоянию окислы бывают твердые, жидкие и газообразные; большинство окислов — твердые вещества. Окислы щелочных, щелочноземельных, а также некоторых других металлов и неметаллов - кристаллические белые вещества.

Многие окислы окрашены в различные цвета: от светло-желтого (пятиокись ниобия, пятиокись сурьмы, перекись натрия и др.) до черного [окись железа (II), окись олова и др.].

Подавляющее большинство окислов обладает способностью прямым или косвенным путем вступать во взаимодействие с водой. В зависимости от отношения окислов к воде и от свойств образующихся соединений различают пять основных групп окислов: кислотные, основные, амфотерные, безразличные и перекиси.

Кислотные окислы или ангидриды кислот — это окислы, образующие с водой кислоты. К этой группе относятся окислы неметаллов (серный ангидрид SO3, сернистый ангидрид SO2, фосфорный ангидрид или пятиокись фосфора Р2О5, двуокись углерода СO2, азотный ангидрид N2O5 и др.), а также высшие окислы некоторых металлов (хромовый ангидрид СrO3, марганцовый ангидрид Мg2O7 и др.).

Основные окислы — это окислы, образующие с водой основания. Основные окислы образуются только из металлов (Na2O, MgO BaO, HgO), неметаллы основных окислов не дают.

Амфотерные окислы. Некоторые металлы образуют окислы, обладающие одновременно свойствами кислотных и основных окислов. Такие окислы называются амфотерными. К ним относятся окиси бериллия ВеО, цинка ZnO, алюминия Аl2O3, хрома Сг2O3, олова SnO, свинца РbО и др. Амфотерные окислы с водой практически не реагируют.

Элементы четных рядов больших периодов групп IV—VIII периодической системы элементов Д. И. Менделеева способны образовывать по нескольку окислов — основных, амфотерных и кислотных.

Например, марганец, находящийся в четвертом периоде, четвертом ряду и седьмой группе, образует пять окислов: закись марганца МgО, окись марганца Мg2O3, двуокись марганца МgO2, марганцовистый ангидрид МgO3 (он в свободном виде не выделен) и марганцовый ангидрид Мg2O7.

Из них первые два имеют основной, третий — амфотерный, а последние два — кислотный характер.

Безразличные окислы. Основные, кислотные и амфотерные окислы способны образовывать соли, поэтому они называются солеобразующими окислами. Имеется небольшое число окислов, которые не взаимодействуют ни с кислотами, ни с основаниями. Эти окислы называются безразличными или индиферентными. К ним относятся окись углерода СО, закись азота N2O, окись азота NO. Они не образуют солей.

Перекиси — это окислы, в которых содержится больше кислорода, чем в обычных окислах этих элементов. Отличительная особенность перекисей заключается в том, что атомы кислорода в молекуле перекиси связаны не только с атомами другого элемента, как в обычных окислах, но и между собой, образуя так называемую пероксидную (перекисную) цепочку.

Некоторые элементы также образуют двуокиси, например двуокись углерода СO2, двуокись марганца МgO2, двуокись азота NO2,но это не перекиси, так как в их молекуле нет пероксидной цепочки.

Перекись водорода и другие перекиси лишь формально относят к классу окислов, так как перекись водорода представляет собой слабую двухосновную кислоту, а перекиси металлов являются солями этой кислоты. Перекиси металлов — сильные окислители, а перекись водорода в некоторых случаях проявляет свойства восстановителя.

Применение. Окислы широко используют в неорганическом синтезе как исходное сырье для получения оснований, кислот, солей и других соединений, а также в качестве катализаторов химических процессов (окись бериллия, пятиокись ванадия, четырехокись осмия и др.).

Многие окислы металлов реактивной чистоты или специальной дополнительной очистки применяют как технологическое сырье в новых отраслях техники. Например, окись кальция, окись бериллия, двуок-ись кремния — в производстве люминофоров; окись железа, окись никеля — для получения ферритовых материалов; окись марганца, двуокись кремния — для полупроводниковой техники; окись меди — для радиоэлектроники и т. д.

Многие окислы находят применение в аналитической практике. Так, окись алюминия служит сорбентом для поглощения паров боды и некоторых газов, а также носителем в газо-жидкостной хроматографии для разделения смесей органических веществ. Окись магния как составная часть смеси Эшка применяется для определения серы в углях, она служит также эталоном белого цвета; окись меди—в органическом элементном анализе и при выполнении качественных реакций на галогены в органических веществах; мышьяковистый ангидрид — в титриметрическом анализе для установления титра растворов, а также как поглотитель хлора; борный ангидрид и окись свинца — в качестве плавней для разложения силикатов и т. д.